Question

隨著環(huán)保意識的增強，清潔能源越來越受人們關注．
（1）氫能在21世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的二次能源．
①利用甲烷與水反應制備氫氣，因原料價廉產(chǎn)氫率高，具有實用推廣價值，已知該反應為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.1kJ?mol^-1若800℃時，反應的平衡常數(shù)K₁=1.0，某時刻測得該溫度下，密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度分別為：c（CH₄）=3.0mol?L^-1；c（H₂O）=8.5mol?L^-1；c（CO）=2.0mol?L^-1；c（H₂）=2.0mol?L^-1，則此時正逆反應速率的關系是v_正

 

v_逆．（填“＞”、“＜”或“=”）
②實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，該反應進行時溶液中水的電離平衡

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）；若加入少量下列固體試劑中的

 

，產(chǎn)生H₂的速率將增大．
a．NaNO₃             b．CuSO₄           c．Na₂SO₄              d．NaHSO₄
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），分析該反應并回答下列問題：
①下列各項中，能說明該反應已達到平衡的是

 

．
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗1mol CO，同時生成l mol CH₃OH
②如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K₁

 

 K₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
③已知甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為

 

，該電池正極的電極反應式為：

 

，工作一段時間后，當6.4g甲醇（CH₃OH）完全反應生成CO₂時，有

 

mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

Answer 1

考點：用化學平衡常數(shù)進行計算,原電池和電解池的工作原理,化學反應速率的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）①計算該濃度下的溶度積Qc，與平衡常數(shù)k=1比較，若Qc=1，處于平衡狀態(tài)，若Qc＞1，平衡向逆反應移動，若Qc＜1，向正反應移動．
②實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，隨反應進行溶液中氫離子濃度降低，水的電離平衡增大；增大氫離子的濃度、加熱、形成原電池等可以加快反應速率．
（2）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變．
a．恒溫、恒容條件下，隨反應進行反應混合物的物質(zhì)的量減小，體系壓強減小，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，說明到達平衡．
b．CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，正逆反應速率相等，反應達平衡狀態(tài)．
c．各物質(zhì)的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)．
d．單位時間內(nèi)消耗1mol CO，同時生成l mol CH₃OH，都表示正反應速率，自始至終都按1：1進行．
②溫度越高反應速率越快，到達平衡時間越短，故T₁＜T₂，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，升高溫度平衡向逆反應移動．
③由質(zhì)子的定向移動可知左側(cè)電極為燃料電池的負極，右側(cè)電極為燃料電池的正極，負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極放電，正極反應還原反應，氧氣在正極放電，負極電極反應式為CH₃OH（l）+H₂O（l）-6e^-=CO₂（g）+6H⁺，正極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．6.4g甲醇（CH₃OH）的物質(zhì)的量為

6.4g

32g/mol

=0.2mol，根據(jù)電極反應式計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）①濃度商Qc=

23×2

3×8.5

=0.6＜1，所以平衡向正反應移動，即v_正＞v_逆，故選：＞；
②實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，隨反應進行溶液中氫離子濃度降低，水的電離平衡增大，向右移動；
a．加入NaNO₃，氫離子濃度不變，不能增大氫氣的生成速率，故a錯誤；
b．加入CuSO₄，形成原電池，加快氫氣的生成速率，故b正確；
c．加入Na₂SO₄，氫離子濃度不變，不能增大氫氣的生成速率，故c錯誤；
d．加入NaHSO₄，NaHSO₄電離出氫離子，氫離子濃度增大，氫氣的生成速率加快，故d正確；
故答案為：向右；bd；
（2）①化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變．
a．恒溫、恒容條件下，隨反應進行反應混合物的物質(zhì)的量減小，體系壓強減小，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，說明到達平衡，故a正確；
b．CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，正逆反應速率相等，反應達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d．單位時間內(nèi)消耗1mol CO，同時生成l mol CH₃OH，都表示正反應速率，自始至終都按1：1進行，故d錯誤；
故選：abc；
②溫度越高反應速率越快，到達平衡時間越短，故T₁＜T₂，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，升高溫度平衡向逆反應移動，溫度平衡常數(shù)降低，溫度越高平衡常數(shù)越小，即K₁＞K₂，故答案為：＞；
③由質(zhì)子的定向移動可知左側(cè)電極為燃料電池的負極，右側(cè)電極為燃料電池的正極，負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極放電，故b通入CH₃OH；正極反應還原反應，氧氣在正極放電，正極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；6.4g甲醇（CH₃OH）的物質(zhì)的量為

6.4g

32g/mol

=0.2mol，由負極電極反應式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺可知轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×6=1.2mol，故答案為：CH₃OH；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；1.2．

點評：本題考查化學平衡判斷與移動、化學平衡常數(shù)、影響化學反應速率的因素、原電池等，綜合性較大，難度中等，是對知識的綜合利用，加強對基礎知識理解掌握．